При попадании в рабочую жидкость амортизатора воздуха она в своем объеме приобретает свойства упругой среды, а характеристика амортизатора при его рабочих ходах имеет петлеобразный вид, как это показано на рис. 4.38 пунктирной линией.
Площадь диаграммы на рис. 4.38 отражает рассеиваемую амортизатором мощность за полный цикл движения его штока с некоторой скоростью. Очевидно, что чем больше скорость перемещения штока, тем больше сила сопротивления и мощность, которая выражается формулой N = PVП. Таким образом, при движении автомобиля по неровной дороге с большой скоростью энергоемкость амортизатора существенно возрастает, что приводит к его нагреву. Это, в свою очередь, ведет к снижению вязкости жидкости и соответствующему уменьшению коэффициента сопротивления перетеканию жидкости и силы Р. О техническом состоянии испытуемого на стенде амортизатора можно судить при сопоставлении получаемой диаграммы с диаграммой эталонного амортизатора.
4.5. Оборудование для контроля углов установки колес
До недавнего времени контроль углов установки колес производился путем установки на колесо перпендикулярно его оси вращения источника сфокусированного луча света, направляемого на экраны с разметкой или специальные линейки. Угол схождения колес определяется разницей расстояний между пучками света установленных на правое и левое колеса прожекторов, направленных на линейку, расположенную впереди (перед автомобилем), и линейку, расположенную сзади. Положение линеек относительно друг друга оговаривается техническими условиями по каждой модели автомобиля или задается размерами стенда для контроля углов. Изменение направления луча света осуществляется поворотом прожекторов относительно осей колес назад, потом вперед.
Угол развала (поперечного наклона оси вращения колеса) контролируется по траектории пучка света на висящем вертикально перед автомобилем экране при повороте (покачивании) прожектора относительно оси колеса.
– 182 –
Угол продольного наклона оси поворота колеса контролируется по траектории луча света, повернутого зеркалом на 90º, на экране, располагаемом сбоку автомобиля (в районе управляемого колеса). Колеса при контроле установлены на подвижных дисках и поворачиваются рулем автомобиля.
Вболее поздних конструкциях стендов для контроля углов установки колес вместо светового прожектора используются лазеры или инфракрасные излучающие диоды.
Внастоящее время широко применяются компьютерные стенды для контроля и регулировки углов установки колес автомобиля, использующие 3D-технологию, позволяющую по фиксируемому видеокамерой изображению навешиваемого на колеса отражателя (экрана,«зеркала»)определятьуглыустановкиколеса.Сутьпроцесса контроля можно продемонстрировать примером построений, используемых в начертательной геометрии (рис. 4.39), на котором показаны проекции плоского квадрата. Условно примем, что сторона квадрата В равна диаметру колеса, а плоскость квадрата установлена в пространстве под углом α (аналог угла схождения управляемых колес) и углом γ (аналог угла развала колес).
Зная размер стороны квадрата В по размерам изображения на фронтальной плоскости, можно легко рассчитать углы положения квадрата (плоскости колеса) в пространстве из очевидных условий: g = B cosa, h = B cosg.
Фронтальное изображение на рис. 4.39 квадрата, которым мы условно заменяем управляемое колесо, может фиксироваться видеокамерой, расположенной сбоку автомобиля соосно с осью колеса на большом расстоянии от него. Чтобы стенд для контроля углов установки колес был компактным, в используемых конструкциях стендов видеокамеры располагают перед автомобилем, они фиксируют положение специальных отражателей, навешиваемых на диски колес.
Видеокамеры размещают на центральной Т-образной стойке или отдельных колоннах, разнесенных друг от друга на ширину автомобиля. Количество видеокамер может быть 2, если контролируются только два колеса одной оси, или 4, если одновременно наблюдаются все колеса автомобиля. Рядом с каждой камерой располагают лазерный излучатель, с помощью которого видеосистема
–183 –
настраивается на свой отражатель. Обычное направление лазерного луча и видеосистемы спереди под углом сверху вниз.
Рис. 4.39. Схема определения углов схождения и развала колеса
Отражатели представляют собой площадки с нанесенными на них рисунками в виде шахматной доски или белых кружков на черном фоне или других четко различимых фигур. Расположение отражателей может быть различным. Плоскость отражателей в некоторых конструкциях стендов может располагаться вертикально под определенным углом к плоскости колеса соосно с его осью. Плоскость отражателя может быть также перпендикулярной плоскости колеса и отстоять от его оси на некотором расстоянии, как это показано на рис. 4.40.
На рис. 4.40 приведены геометрические построения, позволяющие определить вид отражателя в форме прямоугольной площадки, который может быть зафиксирован видеокамерой, направленной по лучу лазера. Для большей наглядности принят очень большой угол схождения (ось вращения колеса на виде сверху повернута на большой угол), угол развала колес равен нулю и ось поворота ко-
– 184 –
леса вертикальна. На фронтальной плоскости показан вид отражателя при наблюдении сбоку автомобиля (колеса), ниже изображена проекция отражателя как вид сверху. Внизу в левой части приведен вид отражателя в плоскости, перпендикулярной лучу лазера, т. е. вид отражателя, фиксируемый видеокамерой.
Рис. 4.40. Схема определения углов установки колеса по изображению отражателя, навешанного на колесо
При перекатывании автомобиля назад (вращении колеса на некоторый угол) отражатель занимает другие положения, показанные на рис. 4.41 и рис. 4.42.
Сопоставляя полученные изображения отражателя, можно видеть, что при вращении колеса меняется взаимное положение характерных точек отражателя (в нашем случае это углы прямоугольной площадки, обозначенные точками 1, 2, 3, 4) и расположение этих точек по отношению к пятну луча лазера. Пройдя через линзы видеокамеры, наблюдаемые точки отражателя проецируются на фотоматрицу, фиксирующую координаты точек в виде электрического сигнала. Далее эти координаты передаются на компьютер, который по заложенной программе производит расчет углов установки колес.
– 185 –
Рис. 4.41. Определение начального изображения отражателя
Рис. 4.42. Определение изображения отражателя после перекатывания колеса
– 186 –
В рассматриваемом на рисунках примере имеется только угол схождения колес. Легко представить, что если бы этот угол был равен нулю, то фотоматрица зафиксировала отражатель в виде прямоугольника с меняющейся высотой.
Аналогично по 3D-технологии находятся углы развала и продольного наклона оси поворота. В последнем случае при измерении установленные на подвижных площадках управляемые колеса поворачиваются рулем. Контроль углов установки колес с использованием ножничного подъемника показан на рис. 4.43.
|
Рис. 4.43. Стенд контроля углов установки колес |
|||
Конструктивным вариантом 3D-системы измерения со стерео- |
||||
камерами, основанной на |
|
|||
принципе |
триангуляции, |
|
||
является стенд EASY 3D. |
|
|||
Измерительные блоки с |
|
|||
двумя камерами на ка- |
|
|||
ждое колесо крепятся не- |
|
|||
посредственно к |
трапам |
|
||
подъемника, что обеспе- |
|
|||
чивает высокую точность |
|
|||
и повторяемость |
изме- |
|
||
рений на |
любой |
высоте |
Рис. 4.44. Стенд с креплением |
|
положения |
подъемника |
|||
измерительного блока к трапам подъемника |
||||
(рис. 4.44). |
|
|
|
|
|
|
|
– 187 – |
|
При такой конструкции стенда необходимость в использовании лазерного визирования отпадает. Ударопрочные измерительные блоки с поперечной инфракрасной связью не требуют калибровки после установки стенда. Точность измерения параметров схождения и развала ±2 угловые минуты.
Оборудование для измерения углов установки колес совершенствуется быстрыми темпами и в последнее время все более широкое применение находит полностью бесконтактный способ измерения углов установки колес, когда не требуется устанавливать отражатель на колеса. При этом исключается время на установку отражателей
ивероятность внесения погрешностей при неправильном их закреплении, а также повреждение диска колеса зажимами.
Идея метода основана на контроле положения колеса в трехмерном пространстве, что может быть реализовано при использовании двух принципов: конфокальное обеспечение резкости изображения
итриангуляционное измерение расстояния.
Автоматическое обеспечение резкости изображения может быть пояснено рис. 4.45, где свет или инфракрасное излучение проходит через прозрачную пластину светоделителя, пропускающего излучения на объектив и отражающего поступающее через тот же объектив изображение маски на контролируемом объекте обратно на фотоматрицу.
Рис. 4.45. Схема конфокальной настройки резкости изображения
Если наблюдаемый объект не находится в фокусе, то отраженное пятно имеет большой размер на фотоматрице, что является
– 188 –
сигналом отсутствия резкости. Путем автоматического перемещения объектива находится положение, обеспечивающее совпадение размеров световых пятен – спроецированного и отраженного отверстия маски, при этом осуществляется автоматическая фокусировка.
Принципиальная схема измерения перемещений или расстояний до наблюдаемого объекта на основе триангуляционного метода поясняется рис. 4.46.
Рис. 4.46. Принцип триангуляционного определения перемещений (расстояний)
Световое пятно лазера или инфракрасного излучателя через линзу отражается на фотоматрице, которая фиксирует координаты его положения в виде соответствующих электрических сигналов. Изменение положения наблюдаемого объекта приводит к изменению координат его изображения на фотоматрице. Серийно выпускаемые приборы, использующие принцип триангуляции, могут измерять перемещение с микронной точностью.
Схема контроля угла схождения управляемых колес приведена на рис. 4.47. Полосы света, направляемого на колесо под некоторым углом ε, остаются горизонтальными, если плоскость колеса параллельна продольной оси автомобиля. Если плоскость колеса повернута на угол схождения α, то световые полосы на колесе с позиции видеокамеры становятся наклонными. Таким образом, по координатам световых полос на фотоматрице можно судить об угле схождения управляемых колес.
Углы развала λколеса, установленного в положении его прямолинейного качения (параллельно оси автомобиля), могут быть оценены по изменению расстояния между световыми полосами (рис. 4.48).
– 189 –
Для лучшего распознавания компьютером световых полос на некоторых стендах бесконтактного контроля углов установки колес световые полосы различаются по цвету. Как следует из рис. 4.48, расстояние между световыми полосами меняется различным образом для колес с положительным или отрицательным углом развала.
Рис. 4.47. Схема определения угла схождения колес
Рис. 4.48. Схема определения угла развала колес
Угол продольного наклона оси поворота управляемого колеса может быть найден в соответствии со схемой на рис. 4.49. В этом
– 190 –
случае световые полосы на плоскости колеса также становятся наклонными, и по углу наклона и положению полос программное обеспечение компьютера позволяет рассчитать угол продольного наклона оси поворота колеса.
Рис. 4.49. Схема определения угла продольного наклона шкворневой линии
Представленные схемы позволяют понять принципы бесконтактного контроля углов установки управляемых колес. Серийно выпускаемые различными фирмами стенды бесконтактного контроля могут отличаться конструкцией, информация о которой обычно не афишируется. Известно, что система освещения для некоторых стендов может состоять из 900 светодиодов, а для некоторых – 1800 светодиодов. Считывание расположения световых полос осуществляется двумя видеокамерами, расположенными на некотором расстоянии друг от друга (по аналогии с глазами человека), что позволяет воспринимать двухмерные изображения как трехмерное пространство. Могут использоваться инфракрасные светодиоды, невидимые глазом, что исключает влияние на работу измерительной системы освещения в зоне использования стенда.
Стенды могут содержать две передвижные измерительные установки, поочередно контролирующие углы колес передней и зад-
– 191 –